Фотическая зона , эвфотическая зона , эпипелагиали , или солнечный зона является самым верхним слоем из тела воды , который получает солнечный свет , позволяя фитопланктон выполнять фотосинтез . Он подвергается ряду физических, химических и биологических процессов, которые поставляют питательные вещества в верхний слой воды . Фотическая зона является домом для большинства водных организмов из-за своего местоположения.
СОДЕРЖАНИЕ
Фотосинтез в фотической зоне
В фотической зоне скорость фотосинтеза превышает скорость дыхания. Это связано с обилием солнечной энергии, которая используется в качестве источника энергии для фотосинтеза такими первичными продуцентами , как фитопланктон. Этот фитопланктон очень быстро растет из-за сильного воздействия солнечного света, что позволяет ему быстро вырабатываться. Фактически, девяносто пять процентов фотосинтеза в океане происходит в фотической зоне. Следовательно, если мы пойдем глубже, за пределы фотической зоны, например, в точку компенсации , фитопланктон практически не останется из-за недостаточного количества солнечного света. Зона, которая простирается от основания эвфотической зоны примерно до 200 метров, иногда называется дисфотической зоной.
Жизнь в фотической зоне
Девяносто процентов морской жизни обитает в фотической зоне, глубиной около двухсот метров. Это включает фитопланктон (растения), включая динофлагелляты , диатомовые водоросли , цианобактерии , кокколитофориды и криптомонады . Сюда также входит зоопланктон , потребители в фотической зоне. Есть плотоядные мясоеды и травоядные растительноядные. Далее, веслоногие рачки — это мелкие ракообразные, распространенные повсюду в фотической зоне. Наконец, есть нектон (животные, которые могут двигаться самостоятельно, такие как рыбы, кальмары и крабы), которые являются самыми большими и наиболее очевидными животными в фотической зоне, но их количество наименьшее среди всех групп.
Глубина фотической зоны зависит от прозрачности воды. Если вода очень прозрачная, фотическая зона может стать очень глубокой. Если он очень мутный, он может быть всего лишь пятьдесят футов (пятнадцать метров) в глубину.
Поглощение питательных веществ в фотической зоне
Из-за биологического поглощения в фотической зоне относительно низкие уровни концентрации питательных веществ. В результате фитопланктон не получает достаточного количества питательных веществ при высокой стабильности водного столба. Пространственное распределение организмов , можно управлять с помощью целого ряда факторов. К физическим факторам относятся: температура, гидростатическое давление, турбулентное перемешивание, такое как восходящий турбулентный поток неорганического азота через питательную линию. К химическим факторам относятся кислород и микроэлементы. Биологические факторы включают выпас и миграции. Апвеллинг переносит питательные вещества из глубинных вод в фотическую зону, усиливая рост фитопланктона. Ремикс и апвеллинг в конечном итоге возвращают богатые питательными веществами отходы в фотическую зону. Транспорт Экмана дополнительно доставляет в фотическую зону больше питательных веществ. Частота импульсов питательных веществ влияет на конкуренцию фитопланктона. Фотосинтез производит его больше. То, что происходит с фитопланктоном, является первым звеном в пищевой цепочке, и это создает волновой эффект для других видов. Помимо фитопланктона, в этой зоне обитают многие другие животные, которые используют эти питательные вещества. Большая часть океанической жизни происходит в фотической зоне, наименьшей зоне океана по объему воды. Фотическая зона хоть и мала, но оказывает большое влияние на тех, кто в ней проживает.
Глубина фотической зоны
По определению, на глубине излучение снижается до 1% от его поверхностной прочности. Соответственно, его толщина зависит от степени ослабления света в толще воды. Поскольку падающий на поверхность свет может сильно различаться, это мало что говорит о чистом росте фитопланктона. Типичные эвфотические глубины варьируются от нескольких сантиметров в сильно мутных эвтрофных озерах до примерно 200 метров в открытом океане . Он также меняется в зависимости от сезонных изменений мутности, которые могут быть сильно обусловлены концентрациями фитопланктона , так что глубина фотической зоны часто уменьшается по мере увеличения первичной продукции . Более того, частота дыхания на самом деле больше, чем скорость фотосинтеза. Причина, по которой производство фитопланктона так важно, заключается в том, что он играет важную роль, когда он переплетается с другими пищевыми сетями .
Ослабление света
Большая часть солнечной энергии, достигающей Земли, находится в диапазоне видимого света с длинами волн примерно 400-700 нм. Каждый цвет видимого света имеет уникальную длину волны, и вместе они составляют белый свет. Самые короткие длины волн находятся в фиолетовом и ультрафиолетовом концах спектра, а самые длинные волны — в красном и инфракрасном концах. Между ними цвета видимого спектра составляют знакомый «ROYGBIV»; красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый.
Вода очень эффективно поглощает падающий свет, поэтому количество света, проникающего в океан, быстро уменьшается (ослабляется) с глубиной. На глубине одного метра остается только 45% солнечной энергии, попадающей на поверхность океана. На глубине 10 метров только 16% света все еще присутствует, и только 1% исходного света остается на 100 метрах. Свет не проникает дальше 1000 метров.
Помимо общего затухания, океаны поглощают свет разных длин волн с разной скоростью. Длины волн на крайних концах видимого спектра ослабляются быстрее, чем длины волн в середине. Сначала поглощаются более длинные волны; красный поглощается на верхних 10 метрах, оранжевый — примерно на 40 метров, а желтый исчезает до 100 метров. Более короткие волны проникают дальше, а синий и зеленый свет достигают самых глубоких глубин.
Вот почему вещи кажутся синими под водой. То, как цвета воспринимаются глазом, зависит от длины волны света, воспринимаемого глазом. Для глаза объект кажется красным, потому что он отражает красный свет и поглощает другие цвета. Таким образом, единственный цвет, доходящий до глаза, — красный. Синий — единственный цвет света, доступный на глубине под водой, поэтому это единственный цвет, который может отражаться обратно в глаза, и все под водой имеет голубой оттенок. Красный объект на глубине не будет казаться нам красным, потому что нет красного света, который мог бы отражаться от объекта. Объекты в воде будут выглядеть как их настоящие цвета вблизи поверхности, где все длины волн света все еще доступны, или если другие длины волн света обеспечиваются искусственно, например, путем освещения объекта подводным светом.
Вода в открытом океане кажется прозрачной и голубой, потому что она содержит гораздо меньше твердых частиц , таких как фитопланктон или другие взвешенные частицы, и чем чище вода, тем глубже проникает свет. Голубой свет проникает глубоко и рассеивается молекулами воды, в то время как все остальные цвета поглощаются; таким образом вода кажется голубой. С другой стороны, прибрежная вода часто кажется зеленоватой. Прибрежная вода содержит гораздо более взвешенный ил и водоросли и микроскопические организмы , чем в открытом океане. Многие из этих организмов, такие как фитопланктон, поглощают свет в синем и красном диапазоне через свои фотосинтетические пигменты, оставляя зеленый цвет в качестве доминирующей длины волны отраженного света. Следовательно, чем выше концентрация фитопланктона в воде, тем она зеленее. Мелкие частицы ила также могут поглощать синий свет, еще больше изменяя цвет воды от синего при высокой концентрации взвешенных частиц.
Океан можно разделить на глубинные слои в зависимости от количества проникающего света, как это обсуждалось в пелагической зоне . Верхние 200 метров называют световой или эвфотической зоной. Это область, в которую может проникать достаточно света для поддержания фотосинтеза, и она соответствует эпипелагической зоне. От 200 до 1000 метров находится дисфотическая зона, или сумеречная зона (соответствующая мезопелагической зоне). На этих глубинах еще есть свет, но его недостаточно для поддержания фотосинтеза. Ниже 1000 метров находится афотическая (или полуночная) зона, куда не проникает свет. Этот регион включает большую часть объема океана, который существует в полной темноте.
Афотическая зона (афотическая от греческого префикса ἀ- + φῶς «без света») представляет собой часть озера или океана , где мало или нет солнечного света. Формально он определяется как глубины, за которые проникает менее 1 процента солнечного света. Выше афотической зоны находится фотическая зона , которая состоит из эвфотической зоны и дифотической зоны. Эуфотическая зона — это слой воды, в котором достаточно света для чистого фотосинтеза. Дифотическая зона, также известная как сумеречная зона, представляет собой слой воды с достаточным количеством света для хищников, но недостаточным для того, чтобы скорость фотосинтеза превышала скорость дыхания.
На глубине, на которой достигает менее одного процента солнечного света, начинается афотическая зона. В то время как большая часть биомассы океана живет в фотической зоне, большая часть воды океана находится в афотической зоне. Биолюминесценции в этой зоне больше, чем солнечного света. Большая часть пищи в этой зоне поступает от мертвых организмов, опускающихся на дно озера или океана из вышележащих вод.
Глубина афотической зоны может сильно зависеть от таких факторов, как помутнение и время года. Афотическая зона лежит в основе световой зоны , то есть той части озера или океана, на которую напрямую влияет солнечный свет.
СОДЕРЖАНИЕ
Темный океан
В океане афотическую зону иногда называют темным океаном . В зависимости от того, как это определяется, афотическая зона океана начинается на глубине примерно от 200 м (660 футов) до 800 м (2600 футов) и простирается до дна океана. Большая часть океана является афотической, при этом средняя глубина моря составляет 4267 м, а самая глубокая часть моря, глубина Челленджера в Марианской впадине , имеет глубину около 11000 м. Глубина, на которой начинается афотическая зона в океане, зависит от многих факторов. В чистой тропической воде солнечный свет может проникать глубже, поэтому афотическая зона начинается на большей глубине. Угол солнечного света вокруг полюсов означает, что он не проникает так глубоко, поэтому афотическая зона мельче. Если вода мутная, взвешенный материал может блокировать проникновение света, что приводит к более мелкой афотической зоне. Температура может варьироваться от примерно 0 ° C (32 ° F) до 6 ° C (43 ° F).
Афотическая зона далее делится на мезопелагическую зону, батиальную зону, абиссальную зону и хадальную зону. Мезопелагическая зона простирается от 200 метров (656 футов) до 2000 метров (6562 футов). Зона батиа простирается от 2000 метров (6562 футов) до 4000 метров (13 123 футов). Абиссальная зона простирается от 4000 метров (13 123 футов) до 6000 метров (19 685 футов) или 6500 метров (21 325 футов), в зависимости от властей. Хадальная зона относится к самым большим глубинам, глубже абиссальной зоны. Некоторые сумерки случаются в мезопелагической зоне, но существа, находящиеся ниже мезопелагической, должны уметь жить в полной темноте.
Жизнь в афотической зоне
Хотя фотосинтез не может происходить в афотической зоне, нет ничего необычного в том, чтобы найти там изобилие фитопланктона . Конвективное перемешивание из-за опускания охлаждающих поверхностных вод может увеличить концентрацию фитопланктона в афотической зоне и привести к недооценке первичной продукции в эвфотической зоне во время событий конвективного перемешивания.
Необычные и уникальные существа обитают на этом пространстве черной как смоль воды, такие как угорь , гигантский кальмар , удильщик и кальмар-вампир . Некоторая жизнь в афотической зоне вообще не полагается на солнечный свет. Бентические сообщества вокруг выходов метана полагаются на окисляющие метан микроорганизмы, которые снабжают энергией другие микроорганизмы.
В некоторых редких случаях бактерии используют химические источники энергии, такие как сульфиды и метан. Многие животные в афотической зоне являются биолюминесцентными, что означает, что они могут излучать свой свет. Биолюминесценцию можно использовать как для навигации, так и для заманивания в пасть мелких животных. Прекрасным примером этого является рыба-удильщик, поскольку у нее есть легкая приманка, выступающая перед ее ртом из уникального придатка на голове, который обеспечивает навигацию и используется в качестве приманки для мелких животных.
Некоторые животные могут переходить между световой и афотической зонами в поисках пищи. Например, кашалот и южный морской слон иногда охотятся в афотической зоне, несмотря на то, что давление воды раздавливает их тела; однако не смертельно.
Миграция афотической зоны
После захода солнца миллионы организмов поднимаются из глубин, чтобы питаться микроорганизмами, плавающими в теплой эпипелагиали. Многие веслоногие рачки и личинки беспозвоночных подходят на мелководье, чтобы поесть фитопланктон , который привлекает многих хищников, таких как кальмары , рыба-топор и рыба-фонарь . Миграция многих биолюминесцентных животных видна невооруженным глазом. Эта ночная вертикальная миграция — самая крупная (по количеству животных) на нашей планете.
